Evaluation of Press Work on Sheet Metal

Význam tématu

Tvarování plechů z lehkých slitin a vysokopevnostních ocelí zefektivňuje vývoj lisovacích nástrojů a snižuje hmotnost komponent v dopravním průmyslu. Simulace předpovědí problémů při lisování umožňuje minimalizovat počet prototypových úprav forem, což vede k nižším nákladům a kratší době vývoje.

Cíle a přehled studie / článku

Článek představuje komplexní přístup k získávání přesných experimentálních dat pro simulaci procesu tváření plechů. Hlavními cíli jsou:

• Ověřit metody stanovení r-value, závislosti modulu pružnosti na plastické deformaci a Bauschingerova efektu.
• Vyvinout a ilustrovat speciální přípravky a software zajišťující opakovatelná měření.
• Zlepšit přesnost předpovědí simulací tváření pomocí vícoosých testů.

Použitá metodika a instrumentace

• Univerzální zkušební stroje Shimadzu Autograph AG-X plus s digitálními kontaktními a bezkontaktními extenzometry.
• Software TRAPEZIUM X pro řízení zkoušek a vyhodnocení závislosti modulu pružnosti na plastické deformaci.
• Automatizované extenzometry SIE-560/560S a senzor TRViewX pro přesné měření r-value.
• Přípravky pro měření Bauschingerova efektu s protihrbkovacím průvodcem a pro biaxiální tažné zkoušky podle ISO 16842.

Hlavní výsledky a diskuse

• Stanovení r-value ukázalo vliv orientace zkoušených vzorků na rozložení deformace tloušťky a šířky.
• Testy pružnostní závislosti prokázaly kolísání modulu pružnosti během cyklického ohybu a jeho význam pro předpověď vyklopení (springback).
• Měření Bauschingerova efektu s využitím speciálních přípravků umožnilo zachytit pokles napětí při reverzních zatíženích.
• Biaxiální tažné zkoušky ilustrovaly změny tvaru a napěťově-deformační charakteristiky při různých poměrech os, což vedlo k lepší aproximaci skutečných podmínek tváření.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost zkrátit cyklus vývoje lisovacích forem díky přesnějším simulačním vstupům.
• Snížení počtu fyzických prototypů a souvisejících výrobních nákladů.
• Využití dat pro optimalizaci parametrů lisovacího procesu ve výrobě automobilových dílů a dalších odvětvích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace pokročilých materiálových modelů jako Yoshida-Uemori a digitálních dvojčat (digital twins) v simulacích.
• Využití umělé inteligence pro automatickou kalibraci simulačních parametrů na základě experimentálních dat.
• Rozšíření metodiky na nové materiály, včetně kompozitů a tvarově inteligentních slitin.

Závěr

Experimentální metody uvedené v článku představují robustní postup pro získávání klíčových parametrů potřebných k přesné simulaci tváření plechů. Kombinace moderní instrumentace a specializovaných přípravků umožňuje snížit náklady a dobu vývoje lisovacích nástrojů při zachování vysoké fidelity výsledků simulací.

Reference

• Yoshida T., Uemori T. A one-dimensional constitutive model for cyclic plasticity. SOKEIZAI. 2013;54(4):16–19.
• ISO 6892:2016 Metallic materials – Tensile testing – Method of test at ambient temperature.
• ISO 10275:2016 Metallic materials – Sheet and strip – Determination of tensile strain hardening exponent.
• ISO 10113:2016 Metallic materials – Sheet and strip – Determination of plastic strain ratio.
• ISO 16842:2015 Metallic materials – Sheet and strip – Biaxial tensile testing method using a cruciform test piece.
• Shimadzu Corporation. Autograph AG-X plus Series product catalog. 2015.